KR100188992B1 - 고무제품 보강용 스틸코드 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자동차 타이어등의 고무제품 보강용으로 사용되는 스틸코드에 관한 것이다.

본 발명의 스틸코드는 0.175 - 0.40㎜의 소선을 연선핏치 5.0 -18.0㎜로 꼬아서 이루어지는 스틸코드에 있어서, 동일한 핏치와 꼬임방향을 갖는 선경이 상이한 2개의 소선으로 이루어진 제1소선집단(T)과 동일한 선경의 서로 꼬여 있지 않은 2개의 소선으로 형성된 제2소선집단(U)이 제1소선집단(T)과 동일한 방향으로 서로 꼬여서 형성된 T x U형 코드이다.

본 발명은 밀착형 스트랜드 코드의 개방에 의한 공극의 제거를 통해서 코드내부로 고무재의 완전한 층진이 이루어지도록 하는 한편 작은 응력하중에서 코드의 연신이 작은 안정된 스트랜드를 갖고, 반복 굽힘응력하에서 쉽게 굽힘이 발생되지 않느 장점이 있다.

Description

고무제품 보강용 스틸코드

제1도 내지 제4도는 종래 스틸코드의 꼬임구조를 보인 단면도.

제5도는 본 발명의 일실시예 스틸코드에 대한 정면도.

제6a도 내지 제6h도는 제5도의 A-A선 내지 H-H선 단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

20, 21 : 소선 T : 제1소선집단

U : 제2소선집단 H : 공동

본 발명은 자동차 타이어나 콘베이어 벨트등과 같은 탄성중합체의 보강재로 사용 되는 고무제품 보강용 스틸코드에 관한 것으로, 보다 자세하게는 서로 다른 선경의 소선이 서로 꼬여 있는 소선집단과 동일한 선경의 서로 꼬이지 않은 소선집단을 서로 꼬아서 코드를 형성하으로써 밀착형 스트랜드 코드의 개방에 의한 공극의 제거를 통해서 코드 내부로 고무재의 완전한 충진이 이루어지도록 하는 한편 우수한 굴곡피로 특성을 나타내도록 한 고무제품 보강용 스틸코드에 관한 것이다.

일반적으로, 스틸코드는 다수의 필라멘트 소선 또는 다수의 스트랜드를 꼼으로써 형성되며, 이러한 스틸코드는 복수개가 서로 일정한 간격을 두고 평행하게 인장배열된 상태로 구무재 내부에 매입됨으로써 고무제품 보강재로 사용되고 있다.

한편, 스틸코드가 고무제품 보강재로서 사용되기 위해서는 코드가 고무와 물리적, 화학적으로 강력하게 접착됨으로써 스틸코드가 고무재와 완전한 복합체를 형성하는것이 우선적으로 요구되고 있다.

제1도 내지 제4도는 종래 스틸코드의 꼬임구조를 보인 단면도로서 이에 의거하여 종래 스틸코드의 구조와제반특성 및 문제점등을 살펴보면 다음과 같다.

먼저, 제1도는 종래의 밀착형 1 x 4 형태의 스틸코드를 도시한 것으로, 이와같은 밀착형 꼬임구조에서느 그 중심부에 소선들에 의해 둘러싸인 밀폐된 공동(H)이 코드의 길이방향을 따라 형성되어 있다.

이와같이 공동(H)이 존재하는 스틸코드를 고무시트 사이에 끼워서 가압, 가황을 하게 되면 고무재가 단지 코드의 외측만을 피복할 뿐으로 공동(H) 내부로는 고무의 침입이 이루어지지 못함에 따라 코드와 고무간에 완전한 복합체가 형성되지 못한다.

따라서, 이같은 공동(H)이 존재하는 코드를 포함하는 고무제품, 일예로 자동차 타이어에 있어서는 코드와 고무 사이의 접착불량에 기인하여 자동차의 주행시 코드와 고무가 서로 분리되는 소위 세퍼레이션 현상이 발생하여 타이어의 수명이 현저하게 단축되는 문제점을 지니고 있다.

또한, 상기의 종래 스틸코드가 매입된 타이어에서는 자동차의 주행중에 노면으로부터 전해지는 반복적인 충격에 의해서 타이어의 트래드부에 손상이 발생되어 그 손상부를 통해서 내부로 습기가 침투되면 코드의 중심부에 존재하는 공동(H)이 모세관 현상에 의해서 습기의 통로역할을 하여 연속된 스틸코드의 전구간에 걸쳐서 부식분위기가 확산됨으로써 스틸코드의 부식으로 인한 기계적 강도의 약화가 초래되는 한편 코드와 고무간의 분리현상을 조장하게 된다.

다음, 제2도는 일본 특허공보 소 55-96092호에 나타나 있는 개방형 스트랜드 코드에 대한 것으로, 도시된 바의 스틸코드는 4개의 소선 사이에 틈새(I)를 두고 느슨하게 꼼으로써 소선 사이의 틈새(I)를 통해서 그 내부로 고무의 침입이 이루어질 수 있도록 하고 있다. 이같은 형태의 코드에서는 소선 사이의 코드 내부로 고무가 원활하게 흘러 들어가도록 하기 위해서는 상기 틈새(I)가 충분히 클 필요가 있게 되는 데, 틈새(I)가 크게 유지되는 때에는 소선이 움직일 수 있는 자유공간이 커지게 되므로 코드에 반복 굽힘응력이 걸릴 때 굽힘이 발생할 우려가 높다.

또한, 반복 굽힘응력 하에서 밀착형 스트랜드 코드에 비해 취약하기 때문에 쉽게 파단에 도달하게 되며, 코드와 고무와의 중합체를 형성하는 때에 코드에 걸리는 매우 낮은 인장하중에서도 틈새(I)가 감소되어 고무가 코드의내부로 흘러 들지 못하게 되는 수도 있다.

다음, 제3도는 국내 특허공보 88-1147호에 개시된 스틸코드의 단면을 나타낸 것으로, 이에 도시된 바의 스틸코드는 동일한 선경인 2가닥의 소선(10a)이 서로 꼬이지 않고 연합된 스트랜드(10)가 형성되고, 스트랜드(10)의 외측으로는 안쪽의 소선(10a)과 동일한 선경의 2가닥의 소선(11a)이 동일한 방향 및 핏치를 갖고 내부 스트랜드(10)를 감싸며 꼬여서 형성된 구조로 이루어져 있다. 이같은 구조의 코드에서는 안쪽의 스트랜드(10)와 외측 소선(11a)간의 공동(H)이 개방되어 있음에 따라 공동(H) 내부로 고무의 침입이 허용되기는 하나 코드의 굴곡피로 특성이 저하되는 단점이 지적되고 있다.

다음. 제4도는 일본 특허공보 소 63-79398호에 나타나 있는 스틸코드의 단면구조에 대한 것으로, 이 스틸코드는 동일한 선경인 2가닥의 소선(12a)이 서로 꼬여진 스트랜드(12)가 형성되고, 그 스트랜드(12)의 소선과 동일한 선경의 2-3가닥의 소선(13a)이 서로 꼬여서 형성된 구조이다. 이같은 스틸코드는 스트랜드(12)의 꼬임 핏치에 따라서 스트랜드(12)와 소선(13a)간의 공동(H)이 개방되어 공동(H)내부로 고무의 침입이 이루어지게 된다.

그러나, 상기 종래의 스틸코드에서는 각각의 소선의 선경이 동일한 경우 코드의 제조시 코드의 직선 교정용 롤러들에 의해서 간극의 넓이가 예상보다 좁혀집으로서써 공동(H)의 개방은 기대한 결과를 나타내지 못하고, 고무가 코드의 내부공동(H)으로 완전하게 충진되지 못하는 경우가 발생되는 문제점이 지적되고 있다.

따라서, 본 발명은 밀착형 스트랜드 코드의 일부가 개방되도록 형성하여 코드내에 연속된 공동을 없앰으로써 고무가 코드 내부로 완전하게 충진되도록 하여 고무와 코드간의 완전한 복합체가 이루어지도록 한 고무제품 보강용 스틸코드를 제공하는 데 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은 작은 응력하중에서 코드의 연신이 작은 안정된 스트랜드를 갖고, 반복굽힘 응력하에서 쉽게 굽힘이 발생되지 않으며 덜 약화되는 우수한 굴곡피로 특성을 지닌 고무제품 보강용 스틸코드를 제공하는 데 두고 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 스틸코드는 서로 다른 선경을 갖는 2개의 소선이 동일한 형태와 핏치를 갖고 서로 꼬여 있는 제1소선집단(T)과 동일한 선경의 서로 꼬여 있지 않은 복수개의 소선으로 형성된 제2소선집단(U)이 서로 꼬여서 형성된 T x U 형 코드로 구성된다.

이때, 상기 본 발명의 스틸코드를 형성하는 제2소선집단(U)의 n₁개 각각의 소선과 제1소선집단(T)은 동일한 핏치와 형태를 갖는 코드의 스트랜드 형성을 위하여 사용되어 지며, 이때 코드 형성에 소요되는 스트랜드의 수(n)는 n = (n₁+ 1)이된다.

한편, 본 발명의 스틸코드를 형성하는 소선은 선경이 0.15 - 0.40㎜ 이고, 선재의 주요성분인 탄소함유량은 0.65 - 0.95wt%이며, 표면에 황동도금된 상태의 소선을 사용하는 것이 바람직하다.

본 발명의 상기 목적과 기술적 특징 및 작용효과등에 관한 사항은 본 발명의 바람직한 실시예를 도시하고 있는 도면을 참조한 아래의 상세한 설명에 의해서 명확하게 이해될 것이다.

먼저, 제5도는 본 발명의 일 실시예 스틸코드의 외관을 보인 정면도이고, 제6도는 제5도의 길이 방향 각부에 대한 단면도로서, 도시된 바와같이 본 발명의 스틸코드는 선경(d₁,d₂)이 다른 소선(20)이 서로 꼬여 있는 제1소선집단(T)이 동일한 선경(d₀)의 제2소선집단(U)과 연선 구조를 취하고 있으며, 이때 제2소선집단(U)에 속하는 n₁개 각각의 소선(21)과 제1소선집단(T)은 동일한 핏치로 서로 꼬여진 연선구조를 갖는다.

상기 제1소선집단(T)을 형성하는 소선(20)의 선경(d₁,d₂)과 제2소선집단(U)을 형성하는 소선(21)의 선경(d₀)은 0.175 - 0.40㎜의 범위에 있으며, 고무침투성의 증가라는 본 발명의 목적을 달성하기 위하여 다음의 관계식을 만족하도록 형성된다.

여기서, d₀는 제2소선집단(U)의 소선직경(mm)

d₁는 제1소선집단(T)의 얇은 소선의 직경(mm)

d₂는 제1소선집단(T)의 굵은 소선의 직경(mm)

상기 (1)(2)식은 다수의 실험을 통해서 얻어진 결과로서 이들 관계식을 벗어나는 범위의 소선직경으로 이루어진 스틸코드의 경우에는 고무와의 접착성이 떨어지게 된다.

본 발명에서는 제1도에 도시된 바와같이 제1소선집단을 일정한 꼬임핏치를 갖도록 하여 종래의 밀폐형 코드 내부에 존재하는 연속된 공동(H)이 개방되도록 하며, 특히 제1소선집단(T)을 이루는 소선의 직경(d₁,d₂)을 서로 다르게 형성함으로써 스트랜드의 중심에 대해 소선의 중심을 더욱 편심화시켜 밀폐형 코드의 연속된 공동(H)의 개방정도를 더욱 증가시키게 된다.

상기와 같은 공동(H)의 개방현상은 제1소선집단(T)의 꼬임핏치에 관계되어 발생되는 바, 제1소선집단(T)의 꼬임핏치를 작게 유지하는 때에는 고무의 코드내 침입을 보다 양호하게 하고, 보다 안정된 코드를 형성할 수 있으나 생산성의 저하가 문제되므로 이러한 상반된 두가지의 특성을 동시에 만족시키기 위해서는 다음의 관계식의 범위를 만족하여야 한다.

여기서. P₁은 제1소선집단(T)의 꼬임핏치(mm)

P는 코드의 꼬임핏치(mm)

상기 제5도에 도시된 본 발명 실시예의 코드는 제1소선집단(T)을 형성하고 있는 2개의 소선(20)의 중심축선이 제1소선집단(T)의 중심축선으로부터 길이방향으로 적정하게 편심하여 나선형상으로 꼬인상태를 유지하고, 제1소선집단(T)과 제2소선집단(U)의 각각의 소선은 나선형상으로 서로 꼬이며, 제1소선집단(T)의 중심축선과 제2소선집단(U)의 소선의 중심축선은 제1소선집단(T)의 편심차 이상으로 편심한 길이 방향으로의 나선상태를 유지한다.

제1소선집단(T)과 서로 인접하는 제2소선집단(U)의 소선(21)의 각각의 지름 단면은 코드의 1핏치당 개방된 삼각형상의 공동(H)이 2(p/p₁)외 형성되고, 나머지 부분에서는 공동의 형성이 없으므로 고무가 코드 내부로 충분하게 충진되어지게 된다.

한편, 제5도 및 제6도로 도시된 본 발명의 실시예에서는 제1소선집단(T)과 제2소선집단(U)을 형성하는 소선의 수가 각각2개로 되어 있으나, 이들 소선집단(T.U)을 형성하는 소선의 수는 2-6개의 범위안에서 자유로이 변경이 가능하다.

그리고, 상기 실시예에서는 제1소선집단(T)의 꼬임방향과 코드의 꼬임방향이 일치하고 있으나, 제1소선집단(T)의 꼬임방향과 코드의 꼬임방향을 반대로 형성 할 수도 있을 것이다.

또한, 상기 실시예에서는 제1소선집단(T)의 선경이 상이하고, 제2소선집단(U)의 선경이 동일하게 형성되어 있으나, 이에 대한 변형예로서 제1소선집단의 선경을 동일하게 하고 제2소선집단의 선경을 서로 상이하게 형성할 수 있는 바, 이때에는 각 소선의 선경이 아래의 관계식을 만족하도록 하여야 한다.

여기서, d₀는 제1소선집단(U)의 소선의 직경(mm)

d₁는 제2소선집단(T)의 얇은 소선의 직경(mm)

d₂는 제2소선집단(T)의 굵은 소선의 직경(mm)

본 발명에 의한 연선구조로 이루어진 스틸코드와 앞서 살펴본 바의 제1도내지 제4도에 도시된 종래의 코드들을 소선경 0.28㎜의 동일한 선경의 소선을 이용하여 연선시킨 후, 타이어 보강용이라는 특정 용도에서 요구되는 물성에 해당하는 굴곡피로특성, 고무침입성, 파단력, 코드의 직경, 저하중신율(0 - 5㎏), 고무접착력 및 접착외관들을 측정하였던 바, 그 결과는 아래의 표1과 같다. 표1에서 ※로 표시된 항목은 밀착형 코드에 대한 비율로 표시하였다.

* 초기접착 시험조건 : 모델 타입 ; 1/2 인치 두께를 갖는 패드

가류조건 ; 160℃ x 15분

* 시효접착 시험조건 : 열습시효(MPA. Moisture Permeation Adhesion)

70℃ x 96%RH x 7일

* 초기 접착 평가시험은 미국표준 시험방법(ASTM 2229)에 의거하여 평가하였다.

상기 표1에서 알 수 있듯이, 종래의 밀착형 코드와 개방형 코드는 특성면에서 각기 일장일단이 있음을 확인할 수 있으나, 본 발명의 코드는 절단력, 저하중신율 및 굴곡피로특성은 밀착형 코드에 근접하고, 고무 침입성 및 접착시험의 결과는 개방형 코드와 유사한 값을 나타냄에 따라 종래의 밀착형 및 개방형 코드의 장점은 그대로 유지한 채 단점을 보완하고 있다.

즉, 본 발명의 스틸코드에서는 종래의 밀착형 코드와 같이 꼬임구조가 안정된 상태를 유지함과 동시에 코드형성에 필요한 소선중 선경이 다른 2개의 소선이 꼬여있는 형태를 유지하으로써 밀폐형 코드의 내부 공동을 효과적으로 개방시켜 고무침입성을 증대시키게 된다.

Claims (5)

1. 선경 0.175 - 0.40㎜의 소선을 연선핏치 5.0 - 18.0㎜로 꼬아서 이루어지는 스틸코드에 있어서, 동일한 핏치와 꼬임방향을 갖는 선경(d₁: 얇은 소선의 직경, d₂; 굵은 소선의 직경)이 상이한 2개의 소선으로 이루어진 제1소선집단과, 동일한 선경(d₀)의 서로 꼬여 있지 않은 2개의 소선으로 형성된 제2소선집단이 서로 꼬여진 스틸코드로서, d₀≥ 0.02+d₁및 0.480(d₀+ 2d₁) - 0.014 ≥ d₂≥ 0.370(d₀+2d₁) - 0.014의 관계식을 만족함을 특징으로 하는 고무제품 보강용 스틸코드.
2. 제1항에 있어서, 코드를 구성하는 소선의 선경과 제1소선집단의 꼬임핏치(p₁)및 코드의 꼬임핏치(p)가 (2d₁+ d₂) ≤ p₁≤ (3d₁+ 4d₂)및 0.7P₁≤ P ≤ 2.0P₁의 관계식을 만족함을 특징으로 하는 고무제품 보강용 스틸코드.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 제1소선집단의 꼬임방향과 코드의 꼬임방향이 서로 동일함을 특징으로 하는 고무제품 보강용 스틸코드.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 제1소선집단의 꼬임방향과 코드의 꼬임방향이 서로 반대인 것을 특징으로 하는 고무제품 보강용 스틸코드.
5. 선경 0.175 - 0.40㎜의 소선을 연선핏치 5.0 - 18.0㎜로 꼬아서 이루어지는 스틸코드에 있어서, 동일한 핏치와 꼬임방향을 갖는 선경(d₀)이 동일한 2개의 소선으로 이루어진 제1소선집단과, 서로 다른 선경(d₁; 얇은 소선의 직경, d₂; 굵은 소선의 직경)의 서로 꼬여 있지 않은 2개의 소선으로 형성된 제2소선집단이 서로 꼬여진 스틸코드로서, d₀≥ 0.02 + d₁및 0.480(d₀+ 2d₁) - 0.014 ≥ d₂≥ 0.370(d₀+ 2d₁) - 0.014의 관계식을 만족함을 특징으로 하는 고무제품 보강용 스틸코드.

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